生物学家研究了使植物相形见绌的蛋白质

使用一个经典的实验对象——塔尔的三叶草——科学家们能够抑制植物的生长,并使其具有侏儒的大小。事实证明,为此有必要“关闭”一个参与调节蛋白质合成的特殊 DWEORG1 基因。

植物的生长和发育通常使用模式生物——塔尔三叶草或拟南芥拟南芥来研究。这是一种小型十字花科植物,具有紧凑且经过充分研究的基因组。事实上,拟南芥的 DNA 序列是在 20 多年前获得的,是最早的。因此,使用这种植物的例子来监测各种基因突变对结构和生理变化的影响特别方便。

尽管生物学家长期以来一直在努力研究植物有机体的调控(查尔斯·达尔文对此做出了巨大贡献),但他们仍然设法找到了新的机制——而且他们刚刚发现了一种全新的机制。

该调节途径涉及来自广泛的 PPR 家族的蛋白质。此前,科学家们意识到他们参与了线粒体内 RNA 的成熟。然而,现在它们与完全不同的功能相关联——控制植物有机体的生长并确定其大小。

由法国和德国科学家撰写的《科学报告》杂志上的一篇新文章描述了一种 PPR 蛋白。它是线粒体核糖体的组成部分,参与新蛋白质的合成。作者还不知道这种现象的机制,但 PPR 肯定会以某种方式影响植物的大小。因此,如果相应的DWEORG1基因(编码蛋白质氨基酸序列的 DNA 部分)被基因敲除“关闭” ,拟南芥的生长就会减慢,植物就会变得矮小。此外,它的结构和其他性能保持正常。

如您所知,基因组 DNA 不仅包含在细胞核中。一些细胞器也有自己的小基因组:线粒体,就植物而言,还有叶绿体。PPR 序列在核 DNA 中编码,核 DNA 成为信使 RNA 并被运送到核糖体,在那里合成蛋白质。只有到那时,由于定向运输的特殊路径,PPR 才会进入线粒体,在那里它们发挥作用。

在这个家族的蛋白质中,最近发现了一个在线粒体核糖体内部起作用的蛋白质,即 rPPR 蛋白质。事实是,除了细胞质(细胞的主要部分)中的核糖体外,这种细胞器——“生产蛋白质的工厂”也在线粒体内。这是由于细胞器的细菌过去:在进化的黎明,线粒体在将一些细胞引入其他细胞的过程中出现。

“我们发现了DWEORG1基因直接参与线粒体翻译(RNA 模板上的蛋白质合成。-编)的证据,” Stefanie Grüttner 博士解释说。“在实验期间敲除DWEORG1的植物翻译效率降低,这也是由于蛋白质数量急剧下降所致。”

同时,DWEORG1似乎在整个有机体的功能中并不起决定性作用。这就是为什么他的淘汰赛并没有改变矮化植物的其余特性,也没有杀死它们。

作者认为,这种蛋白质的进化作用是维持那些对线粒体功能很重要的基因的稳定性。他们希望他们的发现可以被农民用来在气候变化面前改变作物。

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